Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones

RESUMEN La hipoacusia congénita provoca cambios importantes en la organización cerebral, así como un retraso en el neurodesarrollo del niño. La implementación adecuada de programas de cribado auditivo neonatal, garantiza el diagnóstico temprano y su intervención. Los equipos utilizados en estos programas deben ser fáciles de operar, ser portables y presentar métodos automáticos para la detección de las pérdidas auditivas. En este trabajo se presenta el Módulo de Control, basado en el microcontrolador STM32F429xx, del sistema de cribado neonatal conocido como Infantix, desarrollado por el Centro de Neurociencias de Cuba. Este módulo tiene entre sus funciones, alimentar y controlar el resto del sistema, procesar las señales bioeléctricas provenientes del módulo registrador, almacenar los datos de los pacientes y sus pruebas, y establecer la interfaz con el usuario. Como resultado se obtuvo un Módulo de Control, que brinda portabilidad al sistema, alimentado por batería y de bajo consumo. El módulo implementado presenta una interfaz de usuario amigable y la capacidad de ejecutar pruebas de forma automática, sin necesidad de la presencia de un personal altamente calificado. Con el desarrollo de este módulo, surge una nueva alternativa para la detección temprana de pérdidas auditivas.

ABSTRACT The congenital hearing loss causes important changes in the cerebral organization, as well as a delay in the neurodevelopment of the child. The adequate implementation of neonatal auditory screening programs guarantees early diagnosis and intervention. The equipment used in these programs must be easy to operate, portable and present automatic methods for the detection of hearing loss. In this paper we present the Control Module, based on the STM32F429xx microcontroller, of the neonatal screening system known as Infantix, developed by the Neurosciences Center of Cuba. This module has among its functions, feed and control the rest of the system, process the bioelectrical signals from the recording module, store the patient data and their tests, and establish the interface with the user. As a result, a Control Module was obtained, which provides portability to the system, powered by battery and low consumption. The implemented module presents a friendly user interface and the ability to run tests automatically, without the need for highly qualified personnel. With the development of this module, a new alternative for the early detection of hearing loss emerges.

RESUMEN En este trabajo se presenta un método para el diseño de un amplificador de potencia de alta eficiencia Clase-E para banda ancha usando una topología de filtro pasa-bajos de un orden elevado. Se realiza un estudio del estado del arte referente al diseño de un amplificador de potencia Clase-E que opere dentro de la banda de frecuencias de 0.8 GHz a 1.5 GHz. En el diseño se garantiza acordemente la atenuación de la potencia del segundo y tercer armónico, criterio fundamental para lograr amplificación con alta eficiencia. Las ecuaciones de diseño y la simulación fueron realizadas en AWR Design Environment V13. Los niveles de eficiencia alcanzados fueron de 74%, la eficiencia de potencia añadida (PAE) 72%, la ganancia de potencia fue superior a los 8 dB en toda la banda, se alcanzó un ancho de banda de 665 MHz, 60.8% de la banda, con una eficiencia de drenador y PAE por encima del 50%.

ABSTRACT This paper presents a method for designing a power amplifier for high efficiency Class-E broadband topology using a low-pass filter of a high order is presented. A study of the state of the art regarding the design of a power amplifier Class-E performed operating within the frequency band of 0.8 GHz to 1.5 GHz. In the design accordingly ensures the attenuation of the power of the second and third harmonic, critical to achieving high efficiency amplification criterion. The design equations and simulation were made in AWR Design Environment V13. The efficiency levels achieved were 74%, the efficiency of added power (PAE) 72% power gain was more than 8 dB across the band, a bandwidth of 665 MHz, and the band of 60.8% was achieved, with an efficiency drain and PAE above 50%.

RESUMEN Actualmente en LACETEL ®, Instituto de Investigación y Desarrollo de Telecomunicaciones, está siendo desarrollada una solución para la monitorización del espectro radioeléctrico en las bandas comerciales de televisión. Para ello se prevé el despliegue de un conjunto de sensores distribuidos geográficamente, los cuales realizaran barridos periódicos del espectro, medirán los parámetros fundamentales de la señal detectada y lo enviaran a un nodo central para su gestión y procesamiento. Una de las alternativas en que se trabaja para implementar los sensores, consiste en la modificación de las funcionalidades básicas de receptores comerciales, adaptando su funcionamiento a los requerimientos de la solución. En un desarrollo anterior en nuestro Instituto, el receptor SOYEA SDP160 fue modificado para monitorizar los parámetros relación señal/ruido y nivel de un canal de televisión digital, guardando la información en un dispositivo de almacenamiento extraíble. Partiendo de este desarrollo, el presente trabajo describe la modificación en el código fuente de la función de búsqueda de canales, implementando la ejecución automática de la misma a intervalos periódicos y eliminando todo procesamiento relacionado con la estructura interna de la trama de transporte. Con la implementación de estas modificaciones, se adecua la herramienta para realizar una monitorización periódica del espectro y se reducen los intervalos de tiempo asociados a cada barrido, enviado los valores medidos al puerto serie para su posterior procesamiento. En el documento se explican las pruebas realizadas en condiciones de laboratorio para evaluar el desempeño de los algoritmos implementados, exponiéndose los resultados obtenidos.

ABSTRACT Currently in LACETEL®, Research and Development Telecommunications Institute, has been developed a solution for monitoring the radio spectrum in commercial television bands. To achieve this goal, the deployment of a set of geographically distributed sensors is planned, in order to perform periodic sweeps of the spectrum, measuring the fundamental parameters of the detected signal and sending them to a central node for its management and processing. One of the alternative ways to implement the sensors consists in modifying the basic functionalities of commercial receivers, and so adapt their operation to the requirements of the solution. The receiver, transformed into a measuring instrument, is able to sweep the radioelectric spectrum, detecting specific parameters for each sensed channel and sending them through a communication interface. In a previous development in our Institute, the SOYEA SDP160 receiver was modified to monitor the signal/noise ratio and signal level parameters of a digital television channel and store the information into a removable storage device. Starting from this development, the present work describes the modification to the channels search function in the firmware implementing its automatic execution at periodic time intervals and suppressing any inner processing of transport stream structure. By implementing these modifications, the tool gets better suited for performing a periodic monitoring of the spectrum and the time intervals associated to each swept are conveniently reduced. The measured values are sent to the serial port for later processing. Tests performed in laboratory conditions are explained to evaluate the performance of the implemented algorithms, exposing the obtained results.

RESUMEN En las redes de sensores inalámbricos definidas por software (SDWSN) se separa el plano de control del de datos al mover la lógica de control de los nodos sensores a un controlador central. Estas redes son un nuevo paradigma que promete simplificar la gestión de las redes de sensores inalámbricos (WSN) tradicionales. En este artículo se revisa el estado del arte de las arquitecturas SDWSN, haciendo especial hincapié en el desarrollo de los planos de datos y control y en las funcionalidades que brindan esas arquitecturas. El desarrollo de esta tecnología está aún en fase inicial y aunque trae beneficios para solucionar las problemáticas de las WSN, se deben superar los desafíos inherentes a las características propias de estas redes.

ABSTRACT Software defined Wireless Sensor Networks (SDWSN) decouples the control plane from the data plane, thus moving the control logic from the sensor node to a central controller. SDWSN is a new paradigm that promise to simplify the network management of traditional Wireless Sensor Networks (WSN). This paper presents a reviews of SDWSN architectures, with special emphasis on the development of the data and control plans and the functionalities provided by these architectures. The development of this technology is still in the initial phase and although it brings benefits to solve the problems of the WSN, the inherent challenges of the WSN characteristics must be overcome.

ABSTRACT Currently, a variety of solutions of Linear Time-Variant Filters (LTV) are reported to apply on Software Defined Radio, Radar and Sensor Networks systems. In contrast to Linear Time-Invariant Filters (LTI), LTV filters exhibit better performance regarding constraints on time domain such as risetime and overshoot parameters. Despite they have been used for a variety of applications, they are unable to reach certain processing speeds. To achieve the processing of higher data rates binary signals, it is necessary to reduce risetime of output filters, which is accomplished by properly changing the characteristic frequency parameter just on the transient time period. This article is related to the implementation of an LTV digital lowpass filter, to process binary and multilevel signals. The LTV filter represents a novel proposal with considerably shorter risetime. Implementation on a Field-Programmable Gate Array (FPGA) is addressed and discussed by using Xilinx System Generator software on MatLab. Results exhibit proper performance when a lowpass Bessel LTV Filter is considered.

RESUMEN En este trabajo se describe el diseño e implementación de un sistema inalámbrico de monitorización electrocardiográfica para dispositivos Android. El sistema está formado por un dispositivo que actuará como servidor ubicado en el paciente y otro dispositivo que actuará como cliente. El servidor incorpora las etapas de protección contra desfibriladores externos, adquisición y transmisión de la señal mediante un módulo Wi-Fi (ESP8266 NodeMCU), y el cliente recibe, procesa y visualiza en tiempo real la señal de electrocardiograma (ECG) en un teléfono inteligente o en una tableta electrónica, con el sistema operativo Android. Además, calcula y visualiza la serie RR del ECG y dos indicadores diagnósticos con una demora menor de dos segundos. Las pruebas experimentales del prototipo con siete voluntarios evidenciaron el excelente desempeño del protocolo propuesto para la capa de aplicación del sistema y el cumplimiento de los requisitos y criterios de diseño establecidos. El sistema permite registrar el ECG de forma ambulatoria con un alcance de hasta 15 m y constituye una excelente alternativa para aumentar la calidad de vida de las personas de la tercera edad, o que presentan problemas para la locomoción (temporal o permanente).

ABSTRACT This paper describes the design and implementation of a wireless electrocardiographic monitoring system for Android devices. The system consists of a device that will act as a server located in the patient and another device that will act as a client. The server incorporates the stages of protection against external defibrillators, acquisition and transmission of the signal through a Wi-Fi module (ESP8266 NodeMCU), and the client receives, processes and displays in real time the electrocardiogram (ECG) signal in a smartphone or an electronic tablet, with Android operating system. In addition, it calculates and displays the RR series from ECG and two diagnostic indicators with a delay of less than two seconds. The experimental tests of the prototype with seven volunteers showed the excellent performance of the proposed protocol for the application layer of the system and the fulfillment of the established design requirements and criteria. The system allows registering the ambulatory ECG within a range of up to 15 m and is an excellent alternative to increase the quality of life of the elderly or other people who present problems for locomotion (temporary or permanent).

RESUMEN En este trabajo se desarrolla una revisión del estado del arte de las estrategias de control utilizadas para la distribución de agua en los sistemas de riego, orientadas a aumentar la operatividad de estos sistemas, así como a disminuir las pérdidas de agua por concepto de operación. Se muestran los avances históricos de esta clase de sistemas de control. Finalmente, se ofrecen algunos de los desafíos de la comunidad científica internacional para continuar mejorando las prestaciones y el desempeño de los controladores utilizados en los sistemas de riego.

ABSTRACT In this paper, a review of the state of the art of the control strategies used for the water distribution control in irrigation systems is developed, aimed at increasing the operability of these systems, as well as reducing water losses due to operation. The historical advances of this kind of control systems are shown. Finally, some of the challenges of the international scientific community are offered to continue improving the capability and performance of the controllers used in irrigation systems.

RESUMEN La actual condición de simultaneidad de los servicios de Televisión Analógica y Digital, así como la evolución y crecimiento del número de servicios móviles, definen la necesidad en nuestro país de estudiar nuevas vías para hacer un uso más eficiente del espectro radioeléctrico. En este sentido, en el presente trabajo, se propone el análisis de una red de frecuencia única (SFN) como alternativa a la red de múltiples frecuencias (MFN) actualmente desplegada en La Habana para la radiodifusión de TVD. El grupo de simulaciones propuesto constituye una primera aproximación a las bondades y limitaciones de este tipo de red de radiodifusión en una etapa inicial de su posible despliegue. La estrategia de diseño empleada se basa en la selección de los retardos para cada transmisor de la red, buscando limitar los casos de auto-interferencia destructiva. Se comprueba la validez de esta estrategia y la aplicabilidad de SFN en las condiciones de evaluación, pues se mantiene la cobertura actual con un margen de protección de 9 µs para el intervalo de guarda teórico de 74 µs y de 4 dB respecto a los 15 dB de señal/interferencia (S/I) necesarios para la demodulación en DTMB en modo 6. Como uno de los principales aportes se introduce el software de creación propia Simulador de Interferencias para SFN que permite el análisis de interferencias en redes de múltiples transmisores, basado en el procesamiento de los datos que aporta Radio Mobile sobre la interferencia co-canal entre solo dos de los transmisores.

ABSTRACT The condition of coincidence between analog and digital television services, as well as the global evolution of mobile services, define our country's need to make a more efficient use of the spectrum. In this sense, it is proposed the analysis of Single Frequency Network (SFN) as an alternative to the currently deployed in Havana Multifrequency Network (MFN). The proposed group of simulations is a first approaching to the advantages and limitations of this kind of broadcasting network at an early stage of its possible deployment. The used design strategy is based on the selection of delays for each transmitter in the network as a way to limit the cases of destructive self-interference. One of the objectives is to validate this strategy and the applicability of SFN under the evaluation conditions. The current coverage is maintained with a protection margin of 9 us for the theoretical guard interval of 74 us and 4 dB for the 15 dB of signal/interference (S/I) required for DTMB mode 6 demodulation. One of the main contributions of this research is the software of own creation Interference Simulator for SFN. It allows the analysis of interference in networks of multiple transmitters and it is based on the processing of the data provided by Radio Mobile about the co-channel interference between only two of the transmitters.